西华大学科研团队提出地下隧道输电新方案，破解高原绿电“送出难”

王舒 雷为尧 川观新闻记者 江芸涵

近日，西华大学电气与电子信息学院青年教师范昊洋博士在国际权威期刊《Nature Communications》（《自然—通讯》）上发表题为“Bulk electrical power extraction through tunnel transmission technology from renewable energy concentrated zones”（“基于隧道传输技术的可再生能源富集区大容量电力提取”）的研究论文，为山地高原地区可再生能源外送难题提供了经济高效的大容量输电解决方案。该论文以范昊洋为第一作者、中国科学技术信息研究所黄琦教授为通讯作者，西华大学为第一单位，标志着该校在新型电力传输技术与可再生能源并网领域的科研攻关取得重要突破。

论文截图

从架空线路到地下隧道的探索。我国青藏高原及四川高原山区，蕴藏着丰富的水能、太阳能和风能资源。雅鲁藏布江、金沙江等流域的国家重特大水电工程正加速推进，然而，这些清洁能源要“翻山越岭”送往千家万户，却长期受困于一个现实难题：传统架空输电线路受制于生态红线、走廊资源稀缺、极端天气干扰和地缘安全风险，严重制约了可再生能源的高效并网。

范昊洋及所在团队提出，利用长距离地下深埋隧道替代架空线路，实现大容量电力隐蔽、安全、生态友好地送出。他们的研究结果表明，在山地可再生能源富集区域，基于地下隧道的输电系统（尤其是气体绝缘线路GIL）不仅能有效规避架空线路面临的外部风险，在生态保护、景观维护及基础设施兼容性等方面表现突出，更能在外部成本显著时展现出优于传统方案的经济性能。

高海拔地区建设大容量地下输电隧道研究示意图

本研究的核心创新之一，在于首次建立了一套大容量地下输电隧道的“多物理场+全生命周期成本”一体化分析框架。研究团队通过有限元分析，实现了电磁场、热场、流体力学与经济成本的深度耦合。范昊洋解释说：“就像装修房子，以前要找不同的施工队分别负责结构安全、采暖保温、水电造价，我们的研究相当于提供了一个‘一体化设计师’，帮你把所有因素统一考虑、找到最优方案。”

研究团队还首次提出了全球适用的临界判据：当线路沿线的生态与景观外部成本超过每公里每年约55万美元时，气体绝缘线路的全生命周期成本将低于架空线路——这意味着地下输电在综合经济性上“更值得”。范昊洋表示，研究团队已将其方法论延伸至全球其他山地（阿尔卑斯山、阿巴拉契亚山、安第斯山等）场景，未来还将继续扩展至城市地下输电等场景，展现出广阔的应用前景。

服务大国工程与地方发展。这项研究成果最直接的应用指向，是雅鲁藏布江下游水电工程。该工程规划总装机容量约6000万千瓦，相当于3个三峡工程，如何将如此巨量的电力安全、高效地送出高原，是工程成败的关键技术难题之一。

研究提出的地下隧道输电框架，为该工程的外送通道方案提供了科学依据和核心技术储备。范昊洋解释说：“把输电线路这条‘大动脉’从风吹日晒的山脊上‘移’进山肚子里，不仅能保护这条动脉不受伤害，还能让它承载更多的‘血液’（电力），同时把青山绿水完好地留给子孙后代。”

与此同时，研究成果对四川省高原山区的能源开发具有更为现实的经济价值。本研究提供的地下隧道输电方案可在技术上突破走廊资源瓶颈，助力四川打造国家级“清洁能源基地”。而且，从战略安全角度看，地下深埋隧道输电的核心价值在于“隐蔽性”与“抗毁性”。从生态保护角度看，地下隧道几乎不破坏地面生态——仅两端及通风竖井需要开挖，而架空线路则需开辟连绵数百公里的走廊通道。

范昊洋表示，下一步还将开展地质适应性验证、更高电压等级延伸研究、气候变化影响评估、先导示范工程建设等工作，以推动研究成果更快落地。

有组织科研的生动实践。这项研究的背后，是一支多单位协同、多学科交叉的有组织科研团队。论文作者来自西华大学、中国科学技术信息研究所、电子科技大学、成都理工大学、国网四川省电力公司、美国伊利诺伊理工大学等单位，涵盖电气工程、热力学、流体力学、地质学、能源经济学、生态环境评估等多个学科领域。

范昊洋介绍，研究团队并非简单的“拼盘式”合作，而是在每个关键环节实现了深度融合。例如，在建模阶段，需要电气工程知识准确描述导线特性，热力学知识建立热传导方程，流体力学知识模拟隧道内空气流动——三者缺一不可。而在成本分析阶段，团队将生态经济学中的“外部性成本”与工程仿真结果打通，用“单位输电成本”这一统一指标，让工程师和政策制定者能够直观比较架空与地下方案的经济性。

范昊洋博士

这种跨单位、跨学科的协同攻关模式，是西华大学近年来积极推动“有组织科研”的典型缩影。电气与电子信息学院院长雷霞表示：“学院近年来聚焦西南地区能源外送‘卡脖子’问题，支持青年教师围绕重大工程需求开展前沿探索。这项成果的发布，正是学院长期深耕电力行业、服务地方发展的标志性产出。”

（图片由受访者提供）